Tabiiy yuqori molekulyar birikmalar va ularning ayrim xossalari

Natriy karboksimetilsellyuloza, sellyuloza bilan glikol kislotalarning oddiy efiri bo’lib amalda ishqoriy sellyulozaga monoxlorsirka kislota ta’sir ettirish bilan olinadi. Kimyoviy formulasi
[C₆H₇O₂(OH)₃ · NaOH]_n + ClCH₂COONa → [C₆H₇O₂(OH)_x(OCH₂COONa)_y]_n
Bu efir tarkibida karboksil gruppalar bo’lganligi uchun karboksimetilsellyuloza kation almashtirish xususiyatiga ega bo’lib polielektrolit qatoriga kiradi. Odatda KMS ning natriyli tuzi sintez qilinadi. U oq yoki sarg’ish rangli qattiq moddadir. KMS toza sellyulozaga nisbatan gigroskopik bo’lib, oddiy sharoitda 12 % gacha suv shimadi.
Tabiiy polimerlar qovushoqligining o’ziga xos jihatlari
Qovushqoqlikni o’lchash usuli hozirgi vaqtda eng ko’p tarqalgan usul bo’lib, chiziqli polimerlarning molekulyar massasini o’lchashda yaxshi natijalar beradi. Shtaudinger polimerining molekulyar massasi bilan eritmasining qovushqoqligi orasida bog’lanish borligini topdi:

bu tenglamada: -molekulyar massa;
-polimer va erituvchi tabiatiga bog’liq konstanta;
h_sol - eritmaning solishtirma qovushqoqligi;
C – eritmaning konsentrasiyasi.
Shuning uchun polimerning nisbiy qovushqoqligini o’lchab, undan solishtirma va xarakteristik qovushqoqlikning qiymatlari hisoblab topiladi.
Polimer eritmasining nisbiy qovushqoqligi viskozimetr yordamida o’lchanadi (1rasm). Viskozimetr U shaklidagi shisha naydan iborat bo’lib, uning bir tirsagi kengroq bo’ladi. Ingichka tirsagiga diametri 0,7-1,0 mm bo’lgan kapillyar ulangan bo’lib, kapillyarning usti 2-3 ml sig’imli shardan iboratdir. Sharning ustki qismi va ostki qismlariga A va V belgilar qo’yilgan. Sharning uchiga rezina nay kiydiriladi, viskozimetr termostatga joylashtiriladi.

1rasm. Viskozimetrlar: a  Osvald viskozimetri; b  Osvald Pinkevich viskozimetri

Polimer eritmasining nisbiy qovushqoqligini aniqlash uchun dastavval toza erituvchining viskozimetr kapillyardan oqib tushish vaqti o’lchanadi. Buning uchun viskozimetrga 5 ml erituvchi olinib, termostatda 20 minut saqlanadi. So’ngra erituvchi rezina nay orqali so’rilib, sharning ustki belgisi (A) dan oshguncha ko’tariladi. So’rish to’xtatilgandan keyin, erituvchi kapillyar orqali oqib tusha boshlaydi. U sharning ustki (A) belgisiga kelganda, sekundomer yurgizib yuboriladi, erituvchi sharning ostki (V) belgisidan o’tib ketguncha kutiladi. Erituvchi ostki belgidan o’tganda sekundomer to’xtatiladi va erituvchining ustki belgidan ostki belgigacha tushish vaqti yozib qo’yiladi.

Bu jarayon 3-4 marta takrorlanadi, natijaning o’rtacha qiymati olinadi. Shu usulda polimerning har xil 0,5-1 % gacha bo’lgan kontsentratsiyali eritmasining oqish vaqti aniqlanadi. Nisbiy qovushqoqlik quyidagi tenglamadan hisoblab topiladi:

bu tenglamada:
- eritmaning nisbiy qovushqoqligi;
t₁ va t₀ - eritma va erituvchining oqish vaqti, sekundlarda.

Polimer erigandan keyin erituvchi qovushqoqligining ortishi eritmaning solishtirma qovushqoqligi deb ataladi va quyidagi tenglamadan topiladi:

Polimerning molekulyar massasi esa quyidagi tenglama asosida aniqlanadi:

bu tenglamada: - konstanta (uning qiymati jadvallardan olinadi);
C – eritmaning molyar kontsentratsiyasi.

Molekulyar massa xarakteristik qovushqoqlikni aniqlash yo’li bilan ham topilishi mumkin. Xarakteristik qovushqoqlikni aniqlash uchun polimerning 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 0,8 g / 100 ml kontsentratsiyali eritmalari tayyorlanib, ularning nisbiy va solishtirma qovushqoqligi aniqlanadi. Olingan natijalar asosida solishtirma qovushqoqlikning eritma kontsentratsiyasiga nisbati bilan kontsentratsiya orasidagi bog’lanish grafigi chiziladi (2rasm). Grafik ordinata o’qini kesib o’tguncha davom ettiriladi.

2rasm. Xarakteristik qovushqoqlikni aniqlash grafigi

Xarakteristik qovushqoqlikning qiymati grafik bilan ordinatalar o’qining koordinatalar boshigacha bo’lgan oraliqqa teng; u quyidagi tenglama asosida hisoblab topiladi:

Bu tenglamadagi va  ning son qiymatlari jadvallarda berilgan bo’ladi.
So’nggi vaqtlarda, Shtaundinger tenglamasiga yangiliklar kiritilib, xarakteristik qovushqoqlik bilan molekulyar massa orasidagi bog’lanishni ifodalovchi quyidagi ikkita tenglama topildi:
a) chiziqli tenglama:
b) darajali tenglama:
Bu tenglamalarda:
- xarakteristik qovushqoqlik,
u - empirik konstanta,
- makromolekula va erituvchining xossalariga hamda ularning o’zaro ta’siriga bog’liq son.
1-jadvalda ba’zi polimerlar uchun va  ning qiymatlari ishlatiladigan erituvchilar keltirilgan. Polimer eritmasining absolyut qovushqoqligi eritma kontsentratsiyasiga bog’liq bo’lganligdan molekulyar massasini hisoblashda solishtirma va xarakteristik qovushqoqliklardan foydalaniladi.
1-jadval
Ba’zi polimerlar va erituvchilar uchun va  ning qiymatlari

Polimerlarning nomi	Formulasi	Erituvchi	Harorat, ^0C		
Poliakrilonitril	CH2CHn  CN	Dimetilfor-mamid	20	1,7510^-4	0,66
Polibutadien	(-CH2-CH=CH-CH2-)n	Toluol	25	1,110^-4	0,62
Polivinilasetat	CH2CHn  OCOCH3	Atseton	50	2,810^-4	0,67
Polvinilspirt	CH2CHn  OH	Suv	50	5,910^-4	0,67
Polivinilxlorid	CH2CHn  CL	Tetragidro-furan	20	0,2610^-3	0,92
Poliizopren	(-CH2-C=CH-CH2-)n  CH3	Toluol	25	3,610^-4	0,64
Polikaprolaktam	-HN-(CH2)5-COn	40% Н2SО4	20	5,0210^-4	0,67
Polimetilmetakrilat	CH3  CH2Cn  COOCH3	Benzol Xloroform Toluol	20 20 85	2,410^-4 0,9410^-4 0,4910^-3	0,54 0,76 0,82
Polipropilen	CH2CHn  CH3	Toluol	20	9,610^-4	0,63
Polistirol	CH2CHn  C6H5	Toluol	30	1,2810^-4	0,70
Polietilen	CH2CH2n	Dekalin	70	0,3910^-4	0,74
Diatsetat Sellyuloza	C6H7O2(OH)(OCOCH3)2]n	Atseton	25	1,4910^-4	0,82
Nitrotsellyuloza	C6H7(ONO2)3n	Atseton	27	0,8210^-4	1,0
Etiltsellyuloza	C6H7(OC2H5)3n	Atseton	20	6,910^-4	0,71

Qovushqoq suyuqlikning ichki ishqalanishi suyuqlik orasida harakat vaqtida yuzaga keladi. Ishqalanish qancha katta bo’lsa, xarakatni (siljishni) yuzaga keltirish uchun shuncha katta kuch qo’yish kerak . Siljish fizik ko’chish yoki suyuqlik buzilishida yuzaga kelib quyilishi, to’kilishi, aralashishi va hokazo yuqori qovushqoqlikka ega suyuqliklar siljishi uchun kam qovushqoqliklariga nisbatan ko’proq kuch qo’yish kerak. Suyuqlik oqimining xarakteriga qarab nyuton va nyutonniki bo’lmagan suyuqliklar farqlanib, vaqt bo’yicha xossasiga ko’ra toksitrop va reopekst turlari mavjud. Reologik metodlar gidrodinamiklardan farqli ravishda eritmalar deformatsion oqimini generatsiyalanishiga asoslangan. Polimerlarning reologik tadqiqotlarini o’tkazish oqimda deformatsion va oriyentatsion ta’sirga yuz tutgan makromolekulalarning tuzilmaviy, strukturaviy, qonuniyatlarini o’rganishga asoslangan. “Reotest-2” qurilmasida tajribalarni o’tkazishda “slindr-slindr” yacheykalar foydalanib siljish maydonida normal markazdan qochma tezlanish urinma tezlanishning intensivligi va vektoriga bog’liq ravishda potensial tezlanish vektorini hosil qiladi. Bunda ilgarilanma – aylanma xarakatdagi makromolekulalarning siljish deformatsiyasi yuzaga keladi. Deformatsiya tezligi (tezlik gradiyenti) siljish maydoni (γ) da zanjirlarning komformatsion aylanishini tuzilmaviy shakllantirish uchun juda samarali. U eritmalarning nyuton bo’lmagan oqimini shakllantirib tezlik gradiyenti va siljish kuchlanishi(τ)ga bog’liq ravishda shakllanadi.

Polimerlarni suyultirilgan eritmalarda qovushqoqlikni o’lchash ularning molekulyar massasi va o’lchamlarini aniqlashga imkon beradi. Yuqori molekulyar moddaning xarakteristik qovushqoqligi molekulalarning oqish paytida aylanma harakat qilishi uchun sarf bo’ladigan qo’shimcha energiyaning o’lchamidir. Haqiqatdan ham polimer eritmalarining vizkozimetr kapilyar orqali oqishda ham ilgarilanma, ham aylanma harakat qiladi.

Oqim yo’nalishi

3 – rasm.

Buni quyidagi misoldan tushunish mumkin:

- eritma kapillyar orqali harakat qilganda oqimning yo’nalishiga perpendikulyar ravishda oqish tezligining gradienti hosil bo’ladi, natijada oqimning turli nuqtalarida makromolekulaga ta’sir qiluvchi kuchning kattaligi har xil bo’ladi va makromolekula ilgarilanma va aylanma harakat qiladi. Suyuqlikning ichki ishqalanishi qancha katta bo’lsa, oqishning tezligini doimiy saqlash uchun shuncha katta kuch bilan ta’sir qilish kerak .Buni quyidagi N’yuton formulasi bilan ifodalash mumkin